Toroid-Stufenlosgetriebe

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Toroid-Stufenlosgetriebe, umfassend mindestens ein Paar einander zugeordneter Scheiben, die einander so gegenüberstehen, dass ihrer achsenseitigen Flächen, die toroidal gekrümmt sind und eine bogenförmige Schnittfläche aufweisen, mit einer entsprechenden Fläche der jeweils anderen zugeordneten Scheibe gepaart sind, wobei die Scheiben koaxial und relativ zueinander drehbeweglich gelagert sind, mehrere Trunnionen, die zwischen den achsenseitigen Flächen der beiden

Scheiben eines Paares in Drehrichtung der Scheiben hintereinander angeordnet und um zugehörige Schrägwellen, die schräg zu der Mittelachse der Scheiben angeordnet sind, kippbeweglich gelagert sind,

Power-Roller, die in gleicher Anzahl wie die Trunnionen vorhanden und jeweils an einem Trunnion drehbeweglich gelagert sind, wobei ihre kugelförmig gewölbten

Oberflächen die achsenseitigen Flächen der Scheiben berühren, wenigstens eine Synchronisationseinrichtung, welche die Kippwinkel der Trunnionen mechanisch synchronisiert, sowie wenigstens eine Verstellantriebseinrichtung, die wenigstens ein Trunnion um seine zugeordnete Schrägwellen, die auf beiden Seiten des Trunnions angebracht sind, kippt.

Es handelt sich bei dieser Erfindung um eine Verbesserung von Toroid- Stufenlosgetrieben, welche als Stufenlosgetriebe für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden können. Es handelt sich hierbei konkret um eine Struktur, bei der eine Geschwindigkeitsänderung mit geringer Kraft, leichtgängig durchgeführt werden kann, somit ein Antriebsleistungsverlust verringert werden kann, und welche eine hohe Lebensdauer aufweist.

Dass ein Toroid-Stufenlosgetriebe als ein Kraftfahrzeuggetriebe einsetzbar ist, ist bereits u.a. durch die JP 3-74667 A1 und JP 2001-165262 A, sowie zahlreiche Zeitschriften, wie z.B. AOYAMA, MOTOO „Best Cars Extraband Red badge series / KURUMANO SAISHIN MEKA GA WAKARU HON", KABUSHIKI GAISHA SANYU-SHA / KABUSHIKI GAISHA KODANSHA, 20.12.2001 (13. Jahr des Kaisers HEISEI), Seite 92 - 93. und TANAKA,

HIROHISA, „Toroid-CVT", KABUSHIKI GAISHA CORONA SHA, 13.07.2000 bekannt, und dies ist in einigen Fällen bereits umgesetzt. In Fig. 17 ist ein Grundaufbau eines Toroid- Stufenlosgetriebes, welche zurzeit eingesetzt wird, dargestellt. Zunächst wird eine herkömmliche Bauweise auf einfache Weise erläutert. Ein Paar antriebsseitige Scheiben 1a, 1b wird auf einer antriebsseitigen Welle 2 koaxial und synchron drehbeweglich gelagert, wobei die eingangsseitigen Seitenflächen 3, 3, welche jeweils eine toroidal gekrümmte Fläche (konkave Fläche mit bogenartiger Schnittfläche) sind, und welche den in den Ansprüchen genannten achsenseitigen Flächen entsprechen, die in einem zueinander gegenüber stehendem Zustand angeordnet sind.

Um den Mittelbereich der oben genannten antriebsseitigen Welle 2 ist ein abtriebsseitiges Rohr 5, an dessen Außenflächenmittelbereich ein abtriebsseitiges Zahnrad 4 befestigt ist, zu der antriebsseitigen Welle 2 drehbeweglich gelagert. Ferner sind an beiden Enden des abtriebsseitigen Rohrs 5 die abtriebsseitige Scheibe 6, 6 mittels Kerbverzahnung mit dem oben genannten abtriebsseitigen Rohr 5 synchron drehbeweglich gelagert. In diesem Zustand stehen die abtriebsseitigen Flächen 7, 7 der oben genannten abtriebsseitigen Scheibe 6, 6, welche jeweils eine toroidal gekrümmte Fläche ist, und welche den in den Ansprüchen genannten achsenseitigen Flächen entspricht, gegenüber den oben genannten beiden antriebsseitigen Flächen 3, 3.

Um die oben genannte antriebsseitige Welle 2 bzw. in einem Zwischenraum (in einer Cavity) zwischen den beiden antriebsseitigen und abtriebsseitigen Innenflächen 3, 7 befinden sich je zwei Power-Roller 8, 8, die jeweils eine konvex gekrümmte Außenfläche aufweisen. Jeder der Power-Roller 8, 8 ist an der Innenfläche der Trunnionen 9, 9 auf den Lagerachsen 10, 10, deren Spitzenbereich und Basisbereich exzentrisch zueinander angeordnet sind, über mehrere Rollenlager derart gelagert, dass sie um den Spitzenbereich der Lagerachsen 10, 10 drehbeweglich sind, und von der Mitte des Basisbereichs der Lagerachsen 10, 10 geringfügig kippbeweglich sind.

Jedes der oben genannten Trunnionen 9, 9 ist an seinen beiden Enden in seiner Längsrichtung (in Richtung von der Vorderseite zu der Rückseite bei Fig. 17) um die Schrägwelle, welche an jedem Trunnionen 9, 9 jeweils ein Stück angebracht ist, als Mittelachse kippbeweglich. Diese Kippbewegung (Neigung) der einzelnen Trunnionen 9, 9 wird jeweils mittels eines hydraulischen Aktuators erzeugt, dabei wird jedes der Trunnionen 9, 9 zu der Achsenrichtung (in Richtung von der Vorderseite zu der Rückseite

bei Fig. 17) der oben genannten zugehörigen Schrägwelle gekippt. Bei der änderung der übersetzung werden die oben genannten Trunnionen 9, 9 zu der Achsenrichtung der oben genannten zugehörigen Schrägwelle gekippt, indem die oben genannten Aktuatoren mittels Hydrauliköls betätigt werden. Dadurch verändert sich die Richtung der Kraft, die auf die Kontaktlinie des Kontaktbereichs (Traktionsbereichs) zwischen den Randflächen des zugehörigen Power-Rollers 8, 8 und die Innenflächen der oben genannten Antriebsseite bzw. Abtriebsseite 3, 7 auswirkt, (seitlicher Schlupf) und so kippen die oben genannten Trunnionen 9, 9 um die oben genannte Schrägachse als Mittelachse.

Beim Betreiben eines derartigen Toroid-Stufenlosgetriebes wird eine antriebsseitige Scheibe 1a (linke Seite bei Fig. 17) mit einer Antriebswelle 11 über eine Anpresseinrichtung 12 mit einem Andrucksnocken gedreht. Dabei dreht sich ein Paar antriebsseitiger Scheiben 1a, 1 b, die an beiden Enden der oben genannten antriebsseitigen Welle 2 gelagert sind, in zueinander gedrücktem Zustand synchron. Diese Drehung wird über den oben genannten jeweiligen Power-Roller 8, 8 zu den oben genannten beiden abtriebsseitigen Scheiben 6, 6 übertragen, und über das oben genannte abtriebsseitige Zahnrad 4 entnommen.

Um das Verhältnis zwischen der Drehzahl der oben genannten antriebsseitigen Welle 2 und des oben genannten abtriebsseitigen Zahnrades 4 zu verändern, zunächst einmal, um eine Untersetzung zwischen der antriebsseitigen Welle 2 und des abtriebsseitigen Zahnrades durchzuführen, werden alle Trunnionen 9, 9 auf die in Fig. 17 dargestellten Positionen verschoben, damit sich die Randflächen der zugehörigen Power-Roller 8, 8 und die Mittelbereiche der eingangsseitigen Seitenfläche 3, 3 der antriebsseitigen Scheibe 1 a, 1 b sowie die linken Außenbereiche der ausgangsseitigen Seitenfläche 7, 7 der oben genannten beiden abtriebsseitigen Scheiben 6, 6 jeweils berühren. Um andererseits eine Hochsetzung durchzuführen, werden alle Trunnionen 9, 9 auf die anderen Seiten von den jeweils in Fig. 17 dargestellten Positionen verschoben, damit sich die Randflächen der zugehörigen Power-Roller 8, 8 und die Außenbereiche der eingangsseitigen Seitenfläche 3, 3 der antriebsseitigen Scheibe 1a, 1 b sowie die Mittelbereiche der ausgangsseitigen Seitenfläche 7, 7 der oben genannten beiden abtriebsseitigen Scheibe 6, 6 jeweils berühren. Wird der Neigungswinkel aller Trunnionen 9, 9 auf die Mitte gestellt, kann eine mittlere übersetzung (ein mittleres Drehzahlverhältnis) zwischen der oben genannten antriebsseitigen Welle 2 und des abtriebsseitigen Zahnrades 4 eingestellt werden.

Während ein derartiges Toroid-Stufenlosgetriebe betrieben wird, verformen sich die Teile, über welche die Antriebsleistung übertragen wird, nämlich die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 sowie die Power-Roller 8, 8, durch eine Anpresskraft (Schubkraft), die von der oben genannten Anpresseinrichtung 12 erzeugt wird, elastisch. Durch diese elastische Verformung verschieben sich dabei die Scheiben 1a, 1b, 6 in Achsenrichtung. Da außerdem die Anpresskraft, die von der oben genannten. Anpresseinrichtung 12 erzeugt wird, mit zunehmendem Drehmoment, welches das Toroid-Stufenlosgetriebe überträgt, zunimmt, nimmt auch die elastische Verformung der Teile zu. Daher ist es notwendig, einen Mechanismus zu haben, mit welchem man die Power-Roller 8, 8 gegenüber den Trunnionen 9, 9 in Achsenrichtung der Scheiben 1a, 1b, 6 verschieben kann, um den Kontaktzustand zwischen den antriebsseitigen sowie abtriebsseitigen Seitenflächen 3, 7 und den Randflächen der Power-Roller 8,' 8 unabhängig von der Veränderung des Drehmomentes optimal halten zu können. Bei dem in Fig. 17 dargestellten ersten Beispiel einer herkömmlichen Struktur werden die Power- Roller 8, 8 zu der oben genannten Achsenrichtung so verschöben, indem die Spitzen der Lagerachsen 10, 10, auf denen die Power-Roller 8, 8 gelagert sind, um ihren jeweiligen Basisbereich als Mittelachse gekippt werden. <

In der DE 102 46 432 Af andererseits ist ein Toroid-Stufenlosgetriebe vorgeschlagen, bei dem die änderung der übersetzung und die Verschiebung der Power-Roller zu den ^> antriebsseitigen sowie abtriebsseitigen Scheiben mit getrennten Mechanismen . durchgeführt werden. Das Toroid-Stufenlosgetriebe des zweiten herkömmlichen Beispiels weist im Wesentlichen einen übersetzungsmechanismus, wie er in Fig. 18 dargestellt ist, auf. Bei einem derartigen in Fig. 18 dargestellten herkömmlichen Mechanismus des zweiten Beispiels ist ein Schwinggestell 13 an der antriebsseitigen Welle 2 zwischen den antriebsseitigen und den abtriebsseitigen Scheiben 1 , 6 um diese antriebsseitige Welle 2 als Mittelachse beweglich angebracht. Zwischen den Lagerplatten 14, 14, die an den beiden Enden in Radialrichtung des Schwinggestells 13 angebracht sind, sind die drei Trunnionen 9a, 9a, an deren Innenflächen die Power-Roller 8a, 8a drehbeweglich gelagert sind, derart gelagert, dass nur die Kippbewegung um den an beiden Enden befindlichen Schrägwellen 15, 15 als Mittelachse möglich ist. Diese Trunnionen 9a, 9a weisen eine andere Struktur als. die, welche in Fig. 17 dargestellt sind, auf, und können auf dem Schwinggestell 13 zu der Achsenrichtung der Schrägwellen 15, 15 nicht verschoben werden. In diesem Zustand kreuzen sich alle Verlängerungslinien der

Mittelachsen von jedem der oben genannten Power-Roller 8a, 8a auf der Mittellinie der beiden Scheiben 1 , 6 miteinander.

An den restlichen Schrägwellen 15, 15 von den oben genannten Schrägwellen 15, 15 außer den beiden Schrägwellen 15, 15, die sich in Fig. 18 am oberen Rand befinden, sind die Zahnbögen 16, 16a angebracht. Dabei verzahnen sich die Zahnbögen 16, 16a, die sich auf den in Radialrichtung benachbarten Trunnionen 9a, 9a befinden. So kippen alle Trunniorien 9a, 9a bezogen auf die Richtung zur Einstellung eines übersetzungsverhältnisses mit gleichem Winkel, Ein Zahnbogen 16a von den oben genannten Zahnbögen 16, 16a (rechts unten in Fig. 18) wird mittels einer Nockeneinrichtung 17 sowie eines Aktuators 18 um die Schrägwelle 15, an dem der zugehörige Zahnbogen 16a befestigt ist, gekippt.

Die oben genannte Nockeneinrichtung 17 umfasst einen Nockenstößel 19, der an dem einen Zahnbogen 16a gelagert ist, sowie einen Nockenteil 21, der an der Innenfläche des Gehäuses 20, in dem sich das Toroid-Stufenlosgetriebe befindet. Dabei greifen die Nockenrille (Kurve) 22 des Nockenteils 21 und der oben genannte Nockenstößel 19 zusammen. Der oben genannte Aktύator 18 ist ein doppeltwirkender Hydraulikaktuator, und die Bewegung des Stiftes 24, der im Längsloch des Kolbens 23 angebracht ist, wird über das Verbindungsteil 25 zu dem Schwinggestell 13 übertragen, wodurch dieses Schwinggestell 13 in Bezug auf die Antriebswelle 2 als Mittelpunkt verschoben wird. Mit der Verschiebung dieses Schwinggestells 13 verändert sich die relative Position des Nockenstößels 19, der an dem einen Zahnbogen 16a gelagert ist, zu der oben genannten Nockenrille 22, und der Zahnbogen 16a kippt um die oben genannte Schrägachse 15 als Mittelachse. Diese Bewegung des Zahnbogens 16a wird über alle anderen Zahnbögen 16, 16 zu allen Trunnionen 9a, 9a übertragen. Daraufhin werden alle oben genannten Power-Roller 8a, 8a, die auf der Innenfläche der zugehörigen Trunnionen 9a, 9a gelagert sind, zu einer Richtung, an der die gewünschte übersetzung zwischen den oben genannten antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben 1, 6 eingestellt werden soll, mit gleichem Winkel gekippt.

Bei einer derartigen Struktur, wie sie in der DE 102 46432 A1 erläutert wird, kippen die oben genannten Power-Roller 8a, 8a bei einer änderung der übersetzung hinsichtlich der relativen Positionen zu dem oben genannten Schwinggestell 13 nur in Richtung von der

Vorderseite zu der Rückseite einer von ihren Mittelachsen aufgespannten Ebene. Anders

ausgedrückt heißt dies, däss die relativen Positionen der Power-Roller 8a, 8a zu dem oben genannten Schwinggestell 13 in der Achsenrichtung der zugehörigen Schrägwelle 15, 15 (senkrecht zu den Verlängerungslinien der Mittelachsen) nicht verschoben werden (eine Verschiebung zu der Drehrichtung bzw. Gegendrehrichtung der oben genannten Antriebswelle 2 zusammen mit dem Schwinggestell 13 kann passieren). Hierbei ist das Schwinggestell 13 so nur in einem Winkel kippbeweglich zwischen den oben genannten anthebsseitigen und den abtriebsseitigen Scheiben gelagert, welcher für die änderung der übersetzung benötigt wird, und kann zur Achsenrichtung der beiden Scheiben 1 , 6 (in Richtung von der Vorderseite zu der Rückseite der von den Roller-Mittelachsen aufgespannten Ebene) nicht gekippt werden. Somit können auch die oben genannten Trunnionen 9a, 9a zur Achsenrichtung der beiden Scheiben 1 , 6 nicht gekippt werden.

Während des Betriebs eines Toroid-Stufenlosgetriebes verformen sich jedoch die Teile 1 , 6, 8a wegen der Anpresskraft, mit welcher der Anpressdruck an dem rollenden Kontaktbereich (Traktionsbereich) zwischen den Innenseiten 3, 7 der beiden oben genannten Scheiben 1 , 6 und den Randflächen der oben genannten Power-Roller 8a, 8a gesichert werden soll, elastisch. Hierdurch kippen die Power-Roller 8a, 8a in Richtung von der Vorderseite zu der Rückseite der von den Roller-Mittelachsen aufgespannten Ebene. Bei der bereits erläuterten in Fig. 17 dargestellten Struktur wurde ein Kippen der Power- Roller 8, 8 durch die elastische Verformung dadurch ermöglicht, indem die. Power-Roller 8a, 8a auf den jeweiligen Trunnionen 9a, 9a mittels Lagerachse (Lagerwelle) mit exzentrisch angeordnetem Endteil und Spitzenteil (Exzenterachse) 10, 10 kippbeweglich gelagert werden. Jedoch bei einer wie in Fig. 18 dargestellten Bauweise kann keine Struktur, welche die Bewegung der oben genannten Power-Roller 8a, 8a einfach durch Exzentrizität der Achseh zulassen würde, realisiert werden.

Da, wenn bei einer derartigen Bauweise, nur durch die Exzentrizität der Achse die Beweglichkeit der Power-Roller 8a, 8a zugelassen werden würde, würden sich diese Power-Roller 8a, 8a wegen der Bogenverschiebung bezogen auf den Drehradius, welcher der Exzentrizität entspricht, zur Achsenrichtung der Schrägwellen 15, 15 (senkrecht zu den Verlängerungslinien der Mittelachsen in die Richtung von der Vorderseite zur Rückseite), wenn auch noch so gering verschieben. Wie bei der Erläuterung der in Fig. 17 dargestellten Struktur bereits erwähnt wurde, verschieben sich die Power-Roller 8a, 8a zur Achsenrichtung der jeweiligen Schrägwellen 15, 15, entsteht ein seitlicher Schlupf, und dabei wirkt eine Kraft über die Power-Roller 8a, 8a auf die Trunnionen 9a, 9a zu der

Richtung, in welcher sie um die jeweiligen Schrägwellen 15, 15 kippen (zu der Richtung, bei der eine Veränderung des übersetzungsverhältnisses hervorgerufen wird). Diese Kraft wirkt bereits, wenn diese Verschiebung ca. 0,1 bis 0,2 mm beträgt. Es ist jedoch nicht wünschenswert, das Toroid-Stufenlosgetriebe, während der seitliche Schlupf noch da ist, und die Kraft noch ausgeübt wird, weiter zu betreiben. Konkret ruft ein derartiger seitlicher Schlupf eine Verschlechterung des übertragungswirkungsgrades, eine Verkürzung der Lebensdauer und eine Erhöhung der Kraft, die für die tatsächliche Veränderung des übersetzungsverhältnisses benötigt wird, hervor. .

Um derartige Nachteile zu vermeiden, ist die in der DE 102 46432 A1 offenbarte Bauweise so aufgebaut, dass durch die in Rg: 19-21 dargestellten Strukturen, die Power- Roller 8a, 8a bei einer elastischen Verformung der oben genannten Teile 1, 6, 8a nur zur Achsenrichtung der antriebsseitigen sowie der abtriebsseitigen Scheiben 1, 6 (in Richtung von der Vorderseite zu der Rückseite der von den Roller-Mittelachsen aufgespannten Ebene) gekippt werden können. Die hierbei verwendete Lagerachse (Lagerwelle) 10a, die ein Power-Roller 8a auf einem Trunnion 9a drehbeweglich lagert, weist deshalb ein Basisteil 26 und ein Lagerteil 27, welche voneinander exzentrisch angeordnet sind, auf. Auf den Mittelbereich der Innenfläche des Trunnions 9a ist eine kreisförmige Vertiefung 28 gebildet. In dieser kreisförmigen Vertiefung 28 ist ein kreisförmiges Kurbelteil 29 (eine dicke kreisförmige Scheibe) drehbeweglich gesteckt: An einer Stelle des kreisförmigen Kurbelteils 29 (nicht in der Mitte dieses Kurbelteils 29) ist eine kreisförmige öffnung 30 gebildet. Die Exzentrizität δ ₂ zwischen der Mittelachse X ₂₉ der Außenfläche des Kurbelteils 29 und der Mittelachse X ₃₀ der kreisförmigen öffnung ist genauso groß wie die Exzentrizität S ₁ zwischen der Mittelachse X ₂ β des Basisteils 26 und der Mittelachse X ₂ 7 des Lagerteils 27 (S ₂ = δi). Das oben genannte Basisteil 26 ist in der oben genannten kreisförmigen öffnung 30 ohne Spiel jedoch kippbeweglich hineingesteckt. Das heißt, die Mittelachse X ₂₆ des oben genannten Basisteils 26 und die Mittelachse X ₃₀ der oben genannten öffnung 30 stimmen überein.

An einem Teil des Trunnions 9a, D.h. an dem Teil, der zu der Kante der oben genannten kreisförmigen Vertiefung 28 passt, ist eine längliche öffnung 31 , welche ihre Längsachse zu der Achsenrichtung der oben genannten Schrägwellen 15, 15 aufweist, gebildet, wobei durch diese öffnung die Bodenfläche der kreisförmigen Vertiefung 28 und die Außenfläche des Trunnions 9a verbunden sind. Eine Führungsstange 32; die von einer Ecke der Basisfläche {am rechten Rand von Fig. 20 (B)) des oben genannten Basisteils

26 der Lagerachse 10a herausragt, ist in der oben genannten länglichen öffnung 3 zu der Längsrichtung dieser länglichen öffnung 31 (zu der Achsenrichtung der Schrägwellen 15, 15, zu der Oben-Unten-Richtung.von Fig. 20) kippbeweglich gelagert.

Bei der im oben genannten in der DE 102 46 432 AI offen gelegten Bauweise, kann der ^' Power-Roller 8a, wegen der oben genannten Struktur bei der Verschiebung der beiden antriebsseitigen und abtriebsseitigen Innenflächen 3, 7,- die eine der Seiten der antriebsseitigen sowie abtriebsseitigen Scheiben 1 , 6 sind, nur zu der Richtung der Achse, wie in Fig. 21 (A) mit Pfeil a dargestellt, gekippt werden. Wird der Power-Roller 8a zu der Richtung ^" des Pfeils a gekippt, wird die oben genannte Führungsstange 32, wie in Fig. 21 (B) mit dem Pfeil b dargestellt wird, in der. länglichen öffnung 31, zu der Richtung der Achse der oben genannten jeweiligen Schrägwellen 15, 15 gekippt. Dabei werden die Bogenbewegung, die auf die Exzentrizität δ ₂ zwischen der Mittelachse X _2θ der Außenfläche des Kurbelteils 29 und der Mittelachse X30 der kreisförmigen öffnung X ₃₀ ' basiert, sowie die Bogenbewegung, die auf die Exzentrizität O ₁ zwischen der Mittelachse X ₂₆ des Basisteils 26 und der Mittelachse X ₂ 7 des Lagerteils 27 basiert, aufgehoben, damit der Lagerteil 27 linear, bewegt werden kann.

Bei dem oben genannten in Fig. 17 dargestellten ersten Beispiel einer herkömmlichen Struktur ist es notwendig, um die übersetzung zu verändern, einen Aktuator für jedes der Trunnionen 9, 9 anzubringen. Somit, wenn mehr Power-Roller 8, 8 und mehr Trunnionen 9, 9, welche diese Power-Roller 8, 8 tragen, verwendet werden, um eine höhere Antriebsleistung zu übertragen, werden mehr Aktuatoren benötigt, und daher wird es schwieriger, ein Toroid-Stufenlosgetriebe kompakter zu konzipieren. Dagegen bei dem in Fig. 18 dargestellten zweiten Beispiel für die herkömmliche Struktur werden mehrere Trunnionen 9a, 9a (bei diesem Beispiel sind sie drei Stück) mit einem Aktuator.18 verschoben, und somit kann die Anzahl der Power-Roller 8a, 8a, ohne die Struktur vergrößern zu müssen, erhöht werden.

Jedoch auch das in Fig. 18 dargestellte zweite Beispiel kann hinsichtlich der Dimension, Leichtbauweise, übertragungseffizienz, Schnelligkeit der übersetzungsänderung sowie Lebensdauer der Traktionsfläche noch weiter verbessert werden. Die Gründe dafür sind: übersetzungsänderung findet bei dem oben genannten zweiten Beispiel für die herkömmliche Struktur durch „brutales" Kippen der Trunnionen 9a, 9a statt, ohne dabei die Größe und die Richtung der Kräfte, die sich an den Traktionsflächen zwischen den

Randflächen der Power-Roller δa, 8a, der antriebsseitigen Seitenfläche 3 der antriebsseitigen Scheibe 1 und der abtriebsseitigen Seitenflächen 7 der abtriebsseitigen Scheibe 6 auswirken, zu berücksichtigen. Daher werden große Kräfte zum Kippen der Trunnion 9a, 9a benötigt, und somit wird als Antrieb für dieses Kippen ein großer Aktuator 18 benötigt. Wird ein großer Aktuator 18 verwendet, kann ein Toroid-Stufenlosgetriebe nicht nur nicht einfach kleiner und leichter gestaltet werden, sondern es benötigt auch die Pumpe, die das Hydrauliköl zu dem Aktuator 18 liefert, mehr Leistung, und somit wird die übertragungseffizienz des Toroid-Stufenlosgetrjebes effektiv schlechter.

Da bei der übersetzungsänderung das Kippen der Trunnionen 9a, 9a, ohne dabei die Größe und die Richtung der Kräfte, die sich an die, Traktionsflächen auswirken, stattfindet, wirken bei einer schnellen übersetzungsänderung unnötige Kräfte, sodass die Fläche der Traktionsteile beschädigt (bzw. schneller abgenutzt) werden können. Wenn die übersetzung, um eine derartige Beschädigung der Fläche zu vermeiden, langsamer verändert werden sollte, verzichtet man auf einen der Vorteile eines Toroid- Stufenlosgetriebes, nämlich eine schnelle übersetzungsänderung.

Ferner sowohl das in Fig. 17 dargestellte erste Beispiel für eine herkömmliche Struktur, als auch das in Fig. 18 - 21 dargestellte zweite Beispiel für eine herkömmliche Struktur weisen jeweils einen sehr komplexen Mechanismus zur Verschiebung der Power-Roller 8, 8a zu den Achsenrichtungen der Scheiben 1, 1a, 1b, 6, da die Berührungszustände zwischen den Scheiben 1 , 1a, 1b, 6 und den Power-Rollern 8, 8, unabhängig von der Größe der elastischen Verformung der betroffenen Teile, optimal gehalten werden müssen. Daher werden die Herstellung der Teile, das Teile-Management sowie die Montage der Teile sehr aufwendig, sodass hohe Kosten unvermeidbar sein werden. Im Patentdokument 4 ist eine Struktur offen legt, bei der die Verschiebung der Power-Roller zu der Achsenrichtung der Scheiben. geduldet wird, indem ein lineares Lager zwischen der Innenfläche eines Trunnions und dem Außenring des Axial-Wälzlagers angebracht wird. Auch bei der in der JP 2003-294099 A dargestellten Struktur kann es die oben genannten Probleme geben.

Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Beseitigung der oben genannten Mängel sowie eine gleichzeitige Verbesserung eines Toroid- Stufenlosgetriebes hinsichtlich der Dimension, Leichtbauweise, übertragungseffizienz,

Schnelligkeit der übersetzungsänderung sowie der Lebensdauer der Traktionsfläche. Ferner soll ein einfacher und günstiger Mechanismus zur Verschiebung der Power-Roller zu den Achsenrichtungen der Scheiben, um bei Bedarf die Berührungszustände zwischen den Scheiben und den Power-Rollern, unabhängig von der Größe der elastischen Verformung der betroffenen Teile, optimal zu halten, bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass jeder Power-Roller gegenüber seinem zugeordneten Trunnion um eine Schrägachse kippbeweglich gelagert ist, die schräg zu den zugeordneten, auf beiden Seiten des Trunnions angebrachten Schrägwellen angeordnet ist.

Ein erfindungsgemäßes Toroid-Stufenlosgetriebe weist, wie bei einem herkömmlichen Toroid-Stufenlosgetriebe, mindestens ein Paar Scheiben, mehrere Trunnionen, Power- Roller, welche in gleicher Anzahl wie die Trunnionen vorhanden sind, (eine) Synchronisationseinrichtung/en sowie (eine) Verstellantriebseinrichtung/en auf.

Alle Scheiben stehen jeweils gegenüber einer der Scheiben so, dass jeweils eine ihrer achsenseitigen Flächen, die toroidal gekrümmt sind und eine bogenförmige Schnittfläche aufweisen, mit einer zugehörigen Fläche einer der anderen Scheibe gepaart wird, und dabei sind sie koaxial, zueinander relativ drehbeweglich gelagert.

Alle oben genannten Trunnionen befinden sich radial zwischen den entsprechenden achsenseitigen Flächen der oben genannten beiden Scheiben jeweils mehrzählig, wobei sie um die jeweilige Schrägachse, die jeweils von der Mittelachse der Scheibe versetzt angeordnet ist, als Mittelachse kippbeweglich angebracht sind.

Alle oben genannten Power-Roller sind jeweils auf dem zugehörigen Trunnion drehbeweglich gelagert, und ihre jeweilige konvex gekrümmte Außenfläche hat mit einer der achsenseitigen Flächen der zugehörigen Scheibe Kontakt.

Die oben genannte Synchronisationseinrichtung ist für die mechanische Synchronisation der Verschiebewinkel der oben genannten Trunnionen zuständig.

Die oben genannte Verstellantriebseinrichtung ist für das Kippen mindestens eins der Trunnionen um die Schrägachse, die auf beiden Seiten des jeweiligen Trunnions angebracht sind, zuständig.

Insbesondere bei einem erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebe werden die oben genannten Power-Roller gegenüber den oben genannten Trunnionen um die Schrägwelle, die schräg zu den Schrägachsen, die auf beiden Seiten des jeweiligen Trunnions angebracht sind, angeordnet (Schrägwelle), kippbeweglich gelagert (Trunnion).

In anderen Worten weisen die Kippmittelachse der oben genannten Power-Roller zu den Kippmittelachsen der oben genannten Trunnionen einen auch als Caster-Winkel bezeichneten Winkel auf.

Vorzugsweise soll ein erfindungsgemäßes Toroid-Stufenlosgetriebe, wie in Anspruch 2 beschrieben, einen solchen Aufbau aufweisen, dass die Synchronisationseinrichtung Zahnbogensegmente umfasst, die auf den an den Enden der Trunnionen befindlichen Schrägwellen und mit dem zugeordneten Trunnion synchron kippbeweglich befestigt sind, wobei zwei dieser Zahnbogensegmente, die an einander zugeordneten Enden von in Drehrichtung benachbarten Trunnionen angebracht sind, miteinander verzahnt sind. Die Zahnbogensegmente sind vorzugsweise als Kegelradsegmente ausgebildet, wie in Anspruch 3 beschrieben.

Vorzugsweise soll ein erfindungsgemäßes Toroid-Stufenlosgetriebe, wie in Anspruch 4 beschrieben, einen solchen Aufbau aufweisen, dass jeder Power-Roller jeweils mittig an der bezüglich der zugeordneten Scheiben radial innen liegenden Seite des zugeordneten Trunnions von einem Axial-

Wälzlager getragen wird, dass das Axial-Wälzlager mehrere Rollelemente umfasst, die zwischen einer vertieften Bahn eines Innenringes, die an der bezüglich der zugeordneten Scheiben radial äußeren Seite des zugeordneten Power-Rollers gebildet ist, und der Bahn eines Außenringes, die an der bezüglich der zugeordneten Scheiben radial inneren

Seite des zugeordneten, an der Mitte des Trunnions gelagerten Außenringes gebildet ist, angeordnet sind, und dass der Außenring an einer Schrägwelle, die an der Mitte des zugehörigen

Trunnions angebracht ist, kippbeweglich gelagert ist.

Bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes nach Anspruch 4 ist, wie in Anspruch 5 beschrieben, vorgesehen, dass an der Mitte des jeweiligen Außenringes des Axial-Wälzlagers eine

Lagerachse gebildet ist, und dass die Power-Roller um diese Lagerachse herum mittels Radialnadellager drehbeweglich gelagert sind.

Bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes nach Anspruch 5 soll die jeweilige Schrägachse, wie in Anspruch 6 beschrieben, an der Außenfläche des jeweiligen Außenringes, welcher die Axial-Wälzlager bildet, zu der Radialrichtung des Außenringes hin angebracht sein. Dabei soll diese jeweilige Schrägachse gegenüber dem jeweiligen Trunnionen so gefedert gelagert sein, dass sie je nach Axialbeanspruchung, welche der vom Power-Roller übertragenen Antriebsleistung entspricht, in Axialrichtung beweglich ist. In diesem Fall müssen die Schrägwellen so ausgestaltet sein, auch wenn sich an jedem Power-Roller die maximale Antriebsleistung (maximaler übertragungsdrehmoment) auswirkt (D.h. auch wenn sich an den Schrägwellen die Axialbeanspruchung, die der maximalen übertragungsleistung entspricht, auswirkt), dass sich die oben genannten Schrägwellen in Axialrichtung nicht vollständig verformen {D.h. die elastischen Teile (z.B. Tellerfeder), auf welchen die Schrägwellen gelagert sind, dürfen sich nicht vollständig verformen}. Sollten durch eine derartige elastische Lagerung der Schrägwellen (somit auch der Power-Roller) bzw. durch beispielsweise eine ungenaue Positionierung (Initialposition) der Teile Unterschiede zwischen den Drehmomenten, die vom jeweiligen Power-Roller übertragen werden, hervorgerufen werden, wird die betreffende Schrägwelle entsprechend zu der oben genannten Axialbeanspruchung in Achsenrichtung verschoben. Dadurch wird der betroffene Power-Roller so gekippt (D.h. die übersetzung ändert sich), sodass die Unterschiede zwischen den Drehmomenten kleiner werden (D.h. alle übertragungsdrehmomente, die vom jeweiligen Power-Roller übertragen werden, sollen homogen sein, in anderen Worten sollen die Positionen der Power-Roller ausgeglichen werden).

Bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes nach einem der Ansprüche 4 - 6 sollte jedes Trunnion, wie in Anspruch 7 beschrieben, jeweils ein Paar Schrägwellen sowie einen Trägerbalken aufweisen. Dabei sollen die beiden Schrägwellen an den beiden Enden des Trunnions koaxial angebracht sein. Und die

Trägerbalken sollen sich zwischen den beiden Schrägwellen befinden. Außerdem soll der Trägerbalken mindestens auf der Innenseite bezogen auf die Radialrichtung der Scheibe eine zylinderförmige konvexe Fläche, welche eine Mittelachse aufweist, die zu der Mittelachse der beiden Schrägwellen parallel verläuft, jedoch bezogen auf die Radialrichtung der Scheibe eher nach außen als diese Mittelachse der beiden Schrägwellen verläuft, aufweisen. Ferner soll ein Schwingblock zwischen diesem Trägerbalken und ein Außenring, welcher das Axial-Wälzlager bildet, angebracht sein. Dabei soll dieser Schwingblock gegenüber dem Trunnion in Achsenrichtung der jeweiligen Scheibe mittels Gegenüberstellen der teilzylinderflächenförmigen Vertiefung auf der Außenfläche und der zylinderförmigen konvexen Fläche des Trägerbalkens kippbeweglich gelagert sein.

Hierbei sollen vorzugsweise, wie in Anspruch 8 beschrieben, die Schrägwelle und die Vertiefung auf der Außenfläche des Schwingblocks über Radialnadellager verbunden sein.

Ferner soll bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes, wie in Anspruch 9 beschrieben, vorgesehen sein, dass sich die gedachte Mittellinie der Schrägwellen des jeweiligen Trunnions und die gedachte Mittellinie der Schrägachse auf dem jeweiligen Trunnion kreuzen. In anderen Worten, liegen die beiden gedachten Mittellinien auf derselben gedachten Fläche (D.h. sie sind nicht versetzt). Außerdem muss der jeweilige gedachte Mittelpunkt der Schrägwellen des oben genannten Trunnions mit dem jeweiligen gedachten Mittelpunkt der Schrägachsen übereinstimmen.

Ferner ist bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes, wie in Anspruch 10 beschrieben, vorgesehen, dass dieses Getriebe zwei Scheibenpaare aufweist, die sich mit jeweils einer ihrer achsenseitigen Flächen gegenüber stehen, und die in diesem Zustand relativ zueinander koaxial drehbeweglich gelagert sind, dass die beiden Außenscheiben von den vier Scheiben der beiden Paare über die

Schrägwelle zueinander synchron drehbeweglich gelagert sind, dass die beiden Innenscheiben, die bezogen auf die Achsenrichtung nach innen und um die oben genannten Schrägwellen angebracht sind, sich zueinander synchron jedoch zu den Schrägwellen relativ drehbeweglich gelagert sind, und

dass die Verstellantriebseinrichtung, welche für die Verstellung eines der Trunnionen, die sich zwischen einem der Außen-Innen-Scheibenpaare befinden, um die zugehörige Schrägwelle, welche seine Mittelachse ist, zuständig ist, und die Verstellantriebseinrichtung, welche für die Verstellung eines der Trunnionen, die sich zwischen dem anderen Außen-Innen-Scheibenpaar befinden, um die zugehörige Schrägwelle, welche seine Mittelachse ist, zuständig ist, miteinander synchronisierbar sind.

Bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes nach Anspruch 9 sollen die beiden Verstellantriebseinrichtungen, wie in Anspruch 11 beschrieben, jeweils eine Verstellgewindestange, eine Antriebseinrichtung, eine erste Verstellmutter, eine zweite Verstellmutter sowie einen übertragungsmechanismus aufweisen. Die oben genannte Verstellgewindestange weist dabei auf einer Hälfte ein Rechtsgewinde und auf der anderen Hälfte ein Linksgewinde auf. Die oben genannte Antriebseinrichtung kann die oben genannte Verstellgewindestange in beide Richtungen drehen. Die oben genannte erste Verstellmutter befindet sich dabei verzahnend auf einer der Seiten der Verstellgewindestange, und die zweite Verstellmutter genauso auf der anderen Seite der Verstellgewindestange. Der oben genannte übertragungsmechanismus hat eine Funktion, die Bewegungen der beiden Muttern zu den Trunnionen zu übertragen. So werden die oben genannten Trunnionen durch die Drehung dieser Verstellgewindestange um die jeweilige Schrägwelle verstellt.

Bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes nach einer der Ansprüche 10 - 11 können die beiden Innenscheiben zwar eine Bauweise aus verbundenen unabhängigen Teilen aufweisen, jedoch können sie auch, wie in Anspruch 12 beschrieben, eine einstückige Bauweise mit zwei toroidal gekrümmten achsenseitigen Flächen aufweisen.

Alternativ zu einer Verstellung der Trunnionen mittels Verstellgewindestange, kann, wie in Anspruch 13 beschrieben, wenigstens eine Verstellantriebseinrichtung ein gehäusefestes, mit einem Schneckenrad kämmendes Hohlradsegment sowie einen übertragungsmechanismus aufweisen, der die Bewegungen des Schneckenrades zu den Trunnionen überträgt, sodass die Trunnionen durch die Drehung des Schneckenrades um die jeweilige Schrägwelle gekippt werden.

Um die übersetzung zu verändern, werden bei einem erfindungsgemäßen Toroid- Stufenlosgetriebe mit einer der oben genannten Strukturen die Winkel eines zugehörigen Trunnions bezogen auf die jeweilige Schrägwelle als Mittelpunkt mitteis einer Verstellantriebseinrichtung so eingestellt, damit die gewünschte übersetzung erhalten wird. Gleichzeitig werden die Winkel der anderen Trunnionen mittels Synchronisationseinrichtungen für die gewünschte übersetzung eingestellt. Somit können die Winkel aller Trunnionen sofort auf die Winkel für die gewünschte übersetzung eingestellt werden. Dagegen verschieben sich die Power-Roller um die Schrägachse als Mittelpunkt zu den jeweiligen Trunnionen, und dabei halten sie tendenziell diese Position. Durch diese Verschiebung der Power-Roller und der Trunnionen um die oben genannten Schrägachsen, kippt der Power-Roller bezogen auf die Drehrichtung der Scheiben.

Dadurch verändert sich, wie bei dem bereits erwähnten in Fig. 17 dargestelltem Beispiel einer herkömmlichen Struktur, die Richtung der Kraft, die auf die Kontaktlinie des Kontaktbereichs (Traktionsbereichs) zwischen den Randflächen des jeweiligen Power- Rollers und die Innenflächen der oben genannten antriebsseitigen bzw. abtriebsseitige Scheiben auswirkt (seitlicher Schlupf), und so kippen die oben genannten Power-Roller um den oben genannten Schrägachse als Mittelachse. Eine derartige Kippbewegung der Power-Roller um die Schrägachse als Mittelpunkt wird solange fortgesetzt, bis die Winkel des jeweiligen Power-Rollerέ der gewünschten übersetzung entspricht (ist die gewünschte übersetzung erreicht, stoppt diese Kippbewegung). Sind die Power-Roller gestoppt, wird der neutrale Zustand des Verhältnisses zwischen den Power-Rollern und den dazugehörigen Trunnionen, wie zuvor die übersetzungsänderung begonnen wurde, wieder hergestellt. Zusammengefasst heißt es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosget riebe die übersetzung verändert wird, wird zunächst der Winkel der oben genannten Trunnionen mittels der Verstellantriebseinrichtung auf einen Winkel, welcher der gewünschten übersetzung entspricht, eingestellt. Anschließend folgen die oben genannten Power-Roller die Trunnionen, sodass die Winkel der Power-Roller auch ^■ einen Winkel, welcher der gewünschten übersetzung entspricht, erreichen.

Bei einem erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebe wird,, wie oben beschrieben, die übersetzuήgsänderung durch Kippen der Trunnionen auf einen Winkel, welcher der gewünschten übersetzung entspricht, begonnen, jedoch ist diese Kippbewegung nur der Anlass der übersetzungsänderung. Im Gegensatz zu dem bereits erwähnten in Fig. 18 dargestellten zweiten Beispiel einer herkömmlichen Struktur, werden die Power-Roller

unter Berücksichtigung der Größe und Richtung der Kraft auf dem Traktionsbereich gekippt. Daher benötigt die Verstellantriebseinrichtung, die für das Kippen der Trunnionen zuständig ist, nur eine geringe Leistung, und somit kann ein Toroid-Stufenlosgetriebe inkl. dieser Verstellantriebseinrichtung kleiner und leichter gestaltet werden. Da außerdem die Energie zum Kippen der oben genannten Trunnionen für die Verstellantriebseinrichtung gering sein kann, kann die übertragungseffizienz des Toroid-Stufenlosgetriebes als Gesamtsystem verbessert werden.

Ferner wird hierbei auch, wie bei dem bereits erwähnten in Fig. 17 dargestellten ersten Beispiel einer herkömmlichen Struktur, der seitliche Schlupf an den Traktionsbereichen als Kraft für das Kippen der Power-Roller verwendet. Derartige übersetzungsänderung über den seitlichen Schlupf kann, im Gegensatz zu dem zweiten Beispiel einer herkömmlichen Struktur, ohne „Gewalt" durchgeführt werden. Daher, auch wenn die übersetzungsänderung sehr schnell durchgeführt wird, wirken kaum schädliche Kräfte auf die Traktionsbereiche. Somit können eine schnelle übersetzungsänderung und eine Reduktion der Abnutzung der Traktionsbereiche gleichzeitig auf einem hohen Niveau erzielt werden.

Die Geschwindigkeit der übersetzungsänderung kann bei einem erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebe durch Anpassung der Geschwindigkeit des Kippens mittels der oben genannten Verstellantriebseinrichtung beliebig eingestellt werden. Wie bereits bei dem oben genannten in Fig. 17 dargestellten Beispiel einer herkömmlichen Struktur bekannt ist, steigt die Geschwindigkeit der übersetzungsänderung mit zunehmender Verschiebung der Power-Roller zu der Drehrichtung der Scheiben, D.h. sie ist desto schneller, je größer der seitliche Schlupf ist. Dagegen nimmt bei einem erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebe das Verschieben der Power-Roller bezogen auf die Drehrichtung der Scheiben proportional zu der Verschiebung der Power-Roller und der Trunnionen um die oben genannten Schrägachsen zu. Wird eine schnelle übersetzungsänderung benötigt, soll die Geschwindigkeit der Kippbewegung der Trunnionen mittels Verstellantriebseinrichtung erhöht, und wenn die übersetzungsänderung verlangsamt werden soll, soll die Geschwindigkeit der Kippbewegung verlangsamt werden. Soll eine große übersetzungsänderung langsam durchgeführt werden, soll die Kippbewegung der Trunnionen mittels Verstellantriebseinrichtung und Synchronisationseinrichtung langsam durchgeführt werden, da die oben genannten Power-Roller den Trunnionen entsprechend folgen.

Weist die oben genannte Synchronisationseinrichtung bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes, wie in Anspruch 2 beschrieben, Zahnbogensegmente auf, kann diese Synchronisationseinrichtung kleiner und leichter gestaltet werden.

Werden die Power-Roller, wie in Anspruch 3 erwähnt, auf den Axial-Wälzlagern gelagert, und die zu diesen Axial-Wälzlagern gehörenden Außenringe um die oben genannte Schrägachse als Mittelpunkt kippbeweglich gelagert, können die oben genannten jeweiligen Power-Roller leichter gedreht und gekippt werden.

Werden die Power-Roller bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid- Stufenlosgetriebes nach Anspruch 3, wie in Anspruch 4 beschrieben, jeweils um eine Lagerachse, die an der Mitte der das Axial-Wälzlager bildenden Außenringe gebildet ist, herum mittels Radialnadellagers drehbeweglich gelagert, kann die sich bei einer übertragung der Antriebsleistung auf den Power-Roller auswirkende radiale Belastung effizient gestützt werden. Ist wiederum die oben genannte Schrägachse bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes nach Anspruch 4, wie in Anspruch 5 beschrieben, gegenüber dem jeweiligen Trunnion so gefedert gelagert, dass sie je nach Axialbeanspruchung, welche der vom Power-Roller übertragenen Antriebsleistung entspricht, in Axialrichtung beweglich ist, kann eine gewisse Verschiebung der Power-Roller bei der Montage kompensiert werden. Dies dient auch dazu, zu verhindern, dass einige der Power-Roller zu viel Antriebsleistung übertragen, und die Lebensdauer dieser Power-Roller verkürzt wird.

Weisen die Trunnion bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid- Stufenlosgetriebes nach einem der Ansprüche 3 - 5, wie in Anspruch 6 beschrieben, jeweils ein Paar Schrägwellen sowie einen Trägerbalken auf, kann ein einfacher und günstiger Mechanismus zur Verschiebung der Power-Roller zu den Achsenrichtungen der Scheiben, um bei Bedarf die Berührungszustände zwischen den Scheiben und den Power-Roller, unabhängig von der Größe der elastischen Verformung der betroffenen Teile, optimal zu halten, hergestellt werden.

Verformen sich die Teile, wie die Scheiben und Power-Roller, beim Betreiben des Toroid- Stufenlosgetriebes elastisch, und müssen daher die Power-Roller in die Achsenrichtung der jeweiligen Scheiben verschoben werden, kippen die Außenringe der Axial-Wälzlager,

welche die jeweilige Power-Roller drehbeweglich lagern, jeweils um den Kontaktbereich zwischen der Vertiefung auf der Außenfläche des Schwingblocks und der zylinderförmigen konvexen Fläche auf dem Trägerbalken als Mittelpunkt. Durch dieses Kippen verschiebt sich ein Bereich der Randfläche der Power-Roller, die mit der jeweiligen achsenseitigen Flächen der Scheiben drehbeweglich Kontakt hat, zu der Achsenrichtung der jeweiligen Scheiben, und halten diesen Kontakt in einer optimalen Lage. Die Mittelachse der zylinderförmigen konvexen Fläche befindet sich bezogen auf die Radialrichtung der Scheibe außerhalb der Mittelachse der Schrägwelle, die als Mittelpunkt des Kippens der jeweiligen Trunnionen bei der übersetzungsänderung dienen. Da der Kippradius des Kippens um die Mittelachse der zylinderförmigen konvexen Fläche größer als der Kippradius bei einer übersetzungsänderung ist, hat dieses Kippen kein bzw. kaum (vernachlässigbar bzw. kann einfach kompensiert werden) Einfluss auf das übersetzungsverhältnis zwischen den Scheiben.

Die für die Optimierung der Kontaktlage notwendige Vertiefung und die zylinderförmige konvexe Fläche können einfach hergestellt werden, und es wird kein spezieller zusätzlicher Bauteil dafür benötigt. Daher kann dies einfach und kostengünstig hergestellt werden.

Sind, wie in Anspruch 7 beschrieben, die Schrägwelle und die Vertiefung auf der Außenfläche des Schwingblocks über Radialnadellager verbunden, kann die übersetzungsänderung mittels erfindungsgemäßer Struktur noch leichtgängiger durchgeführt werden. Verringert man den Widerstand des Kippens zwischen den Schwingblocks und den Schrägwellen mittels Axial-Wälzlager, kann die Kraft für die übersetzungsänderung verringert werden, und somit können beispielsweise eine Verstellantriebseinrichtung, welche für die Verstellung eines der Trunnionen zuständig ist, eine Drehantriebseinrichtung sowie einer Synchronisationseinrichtung {z.B. Zahnbogensegment, Verstellgewindestange (Kugelumlaufspindel) sowie Aktuator (Elektromotor) etc.} kleiner gestaltet werden.

Kreuzen sich die gedachte Mittellinie der Schrägwellen jeder Trunnionen bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes, wie in Anspruch 8 beschrieben, mit den gedachten Mittellinien der jeweiligen Schrägachsen auf dem jeweiligen Trunnion, kann die Randfläche der jeweiligen Power-Roller quasi entlang der achsenseitigen Fläche der zugehörigen Scheiben verschoben werden. Dadurch können

die Traktionsbereiche, welche die Kontaktfläche zwischen den jeweiligen Randflächen der Power-Roller und den jeweiligen achsenseitigen Flächen der Scheiben sind, leichtgängiger verschoben werden, sodass die übersetzungsänderung stabiler durchgeführt werden kann.

Sind die zwei Paar Scheiben (double-cavity) bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes, wie in Anspruch 9 beschrieben, vorhanden, und die beiden mit der jeweiligen Verstellantriebseinrichtung synchronisiert, kann diese Struktur eine große Leistung bei einer leichtgängigen übersetzungsänderung übertragen.

Weisen bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebes nach Anspruch 9 die beiden Verstellantriebseinrichtuπgen, wie in Anspruch 10 beschrieben, . jeweils eine Verstellgewindestange, eine Antriebseinrichtung, eine erste Verstellmutter, eine zweite Verstellmutter sowie einen übertragungsmechanismus auf, können die Verschiebung der Power-Roller in dem jeweiligen Zwischenraum (cavity) trotz einfacher, kleiner und leichter Bauweise sicher synchronisiert werden.

Ferner sind die beiden Scheiben bei einer Realisierung eines erfindungsgemäßen Toroid- Stufenlosgetriebes nach einem der Ansprüche 9 - 10, wie in Anspruch 11 beschrieben, als einstückige Scheibe gestaltet, kann die „double-cavity"-Struktur kleiner und leichter gestaltet werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung der Erfindung dienen.

Hierzu zeigt:

Fig. 1 . ist ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, und zeigt die wesentlichen Teile in Schrägansicht.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Linie zwischen A und A von Fig. 1 bei einer

, Geschwindigkeitserhöhung.

Fig. 3 zeigt eine Power-Roller-Einheit, die mittels Verstellantriebseinrichtung gekippt werden kann, in Schrägansicht.

Fig. 4 zeigt dies von der Seite.

Fig. 5 zeigt Fig. 4 von unten.

Fig. 6 zeigt dies von rechts.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch die Linie zwischen B und B von Fig. 5.

Fig. 8 zeigt die gegenüberliegende Seite von Fig. 7 in Schrägansicht.

Fig. 9 ^' zeigt einen Schnitt durch die Linie zwischen C und C von Fig. 5.

Fig. 10 zeigt die gegenüberliegende Seite von Fig. 9 in Schrägansicht.

Fig. 11 zeigt ein Schnitt durch die Linie zwischen D und D von Fig. 5.

Fig. 12 zeigt die gegenüberliegende Seite von Fig. 11 in Schrägansicht.

Fig. 13 zeigt einen Schnitt durch die Linie zwischen E und E von Fig. 9.

Fig. 14 zeigt die gegenüberliegende Seite von Fig. 13 in Schrägansicht. Fig. 15 zeigt das Trägergestell in Schrägansicht.

Fig. 16 zeigt, wie die Power-Roller zur Drehrichtung der Scheiben in Abhängigkeit zu den Positionen der Trunnionen und des Schwingblocks kippen.

Fig. 17 zeigt ein Schnittbild einer herkömmlichen Bauweise.

Fig. 18 zeigen die wesentlichen Teile als Schrägansicht.

Fig. 19 . zeigt die Trunnionen und die Power-Roller als Explosionsdarstellung.

Fig. 20 zeigt den zusammengebauten Zustand der Innenseite (A) und ein

Schnittbild (B).

Fig. 21 zeigt den zusammengebauten Zustand der Innenseite als Schrägansicht

(A) und ein Schnittbild der Außenseite als Schrägansicht (B).

Fig. 1 bis 16 stellen jeweils ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dar. Dieses Beispiel für ein Toroid-Stufenlosgetriebe weist, wie in Fig. 1 - 2 dargestellt, ein Paar antriebsseitige Scheiben 1a, 1b auf den beiden Enden der antriebsseitigen Welle auf, wobei sie so koaxial angeordnet sind, dass sich die-toroidal gekrümmte jeweilige antriebsseitige Fläche 3, 3 gegenübersteht. Eine (antriebsseitige Scheibe 1a) der antriebsseitigen Scheiben 1a, 1b (bei Fig. 1.- 2 ist sie auf der linken Seite) ist mit der

antriebsseitigen Welle 2 über eine Kerbverzahnung verbunden, und mittels Verschraub- Endhülse 33 auf der antriebsseitigen Welle 2 gehalten. Die andere anthebsseitige Scheibe 1b (bei Fig. 1 - 2 sie ist auf der rechten Seite) ist mit dem anderen Ende der antriebsseitigen Welle 2 mittels Ball-Spline 34 verbunden, und sie ist mittels hydraulischer Anpresseinrichtung 12a in Richtung der antriebsseitigen Scheibe 1a anpressbar. Ferner befindet sich ein Antriebszahnrad 35 auf der Außenseite der antriebsseitigen Scheibe 1a koaxial zu dieser antriebsseitigen Scheibe 1a. Während des Betriebs dieses Toroid- Stufenlosgetriebes wird Druck in die oben genannte Anpresseinrichtung 12a geleitet, damit die beiden antriebsseitigen Scheiben 1a, 1b in eine sich näher kommende Richtung gedrückt werden, und dabei werden die beiden antriebsseitigen Scheiben 1a, 1b über das Antriebszahnrad 35 und die antriebsseitige Welle 2 synchron gedreht.

Um den Mittelbereich der oben genannten antriebsseitigen Welle 2 ist eine einstückig aufgebaute abtriebsseitige Scheibe 6a zu der antriebsseitigen Welle 2 relativ drehbeweglich gelagert. Die achsenseitigen Flächen dieser abtriebsseitigen Scheibe 6a, nämlich die beiden abtriebsseitigen Seitenflächen 7, 7 sind toroidal gekrümmt, und durch ihre Mittelöffnung 36 verläuft die antriebsseitige Welle 2 mit Abstand. Auf dem Randbereich der oben genannten abtriebsseitigen Scheibe 6a befindet sich das Abtriebszahnrad 37, damit während des Betriebes dieses Toroid-Stufenlosgetriebes die Antriebsleistung von der abtriebsseitigen Scheibe 6a entnommen werden kann. Diese abtriebsseitige Scheibe 6a ist in einem in Fig. 15 dargestelltem Trägergestell 38 auf ein Paar Axial-Wälzlager 39, 39 drehbeweglich gelagert. Hierbei müssen jedoch die oben genannten Axial-Wälzlager 39, 39 nicht nur eine axiale, sondern auch eine radiale Belastung tragen können, und deshalb werden beispielsweise Axial-Schrägkugellager (angular contact thrust ball bearing ) etc. dafür verwendet. Die Radialnadellager 40, 40, die auf dem Mittelbereich der antriebsseitigen Welle 2 zweifach angebracht sind, lagern diese antriebsseitige Welle 2 drehbeweglich zum Trägergestell 38.

Zwischen den antriebsseitigen Flächen 3, 3 der beiden antriebsseitigen Scheibe 1a, 1b sowie den abtriebsseitigen Seitenflächen 7, 7 der abtriebsseitigen Scheibe 6a (pro Zwischenraum) sind, wie in Fig. 3 - 14 dargestellt, Power-Roller-Units 41 , 41 mehrfach pro einem Zwischenraum (bei diesem Beispiel dreifach, d.h. insgesamt sechsfach) angeordnet. Jedes der Power-Roller-Units 41 , 41 weist ein Trunnion 9b, ein Schwingblock 42, ein Axial-Wälzlager 43 sowie einen Power-Roller 8b auf.

Ein Trunnion 9b. weist ein Paar Schrägwellen 15, 15, die an beiden Enden koaxial angebracht sind, sowie einen Trägerbalken 44, der zwischen den beiden Schrägwellen 15, 15 angeordnet ist, auf. Eine Seite {mindestens Innenseite bezogen auf die Radialrichtung der antriebsseitige Scheibe 1a, 1b sowie die abtriebsseitige Scheibe 6a, vgl. Fig. 3, .4, 6 - 14 (oben - unten)} des Trägerbalkens 44 ist als eine zylinderförmige konvexe Fläche 45 {vgl. Fig.. 7, 9, 11, 13 (oben), Fig. 8, 10, 12, 14 (unten)}dargestellt. Die Mittelachse A der zylinderförmigen konvexen Fläche 45 ist, wie in Fig. 7 dargestellt, parallel zu der Mittelachse B der beiden Schrägwellen 15, 15, jedoch weiter Außen als, diese Mittelachse B der beiden Schrägwellen 15, 15 bezogen auf die Achsenrichtung der oben genannten Scheiben 1a, 1b, 6a angeordnet {vgl. Fig. 7, 9, 11, 13 (unten), Fig. 8, 10, 12, 14 (unten)}. \,

An der Außenfläche des Schwingblocks 42 ist, wie in Fig. 11 - 14 dargestellt, eine teilzylinderflächenförmige Vertiefung 46 in Querrichtung zu dieser Außenfläche gebildet. Dabei sind dieser Schwingblock 42 gegenüber dem Trunnion 9b in Achsenrichtung der jeweiligen Scheibe 1a, 1b, 6a mittels Gegenüberstellen der teilzylinderflächenförmigen Vertiefung 46 auf der Außenfläche und der zylinderförmigen konvexen Fläche 45 des Trägerbalkens 44 kippbewe.glich geiagert. Bei diesem Beispiel stimmen die Krümmung der Schnittfläche der beiden Enden in Achsenrichtung der Vertiefung 46 und die Krümmung der Schnittfläche der zylinderförmigen konvexen Fläche 45 überein, sodass diese Vertiefung 46 und die zylinderförmige konvexe Fläche 45, wie in Fig. 13 — 14 dargestellt, miteinander direkt Kontakt haben. Während des Betriebes dieses Toroid- Stufenlosgetriebes wirkt eine große axiale Belastung auf den Schwingblock 42 vom Power-Roller 8b über das Axial-Wälzlager 43. Der Schwingblock 42 ändert die Lage zu dem Trägerbalken 44 bei einer leichten Belastung zwar nicht, aber bei einer großen Belastung. Bei dem in Fig. dargestelltem Beispiel ist der Radius der Krümmung der Schnittfläche des Mittelbereichs der Vertiefung 46 größer als der Radius der Krümmung der Schnittfläche der zylinderförmigen konvexen Fläche 45. Daher ist ein gewisser Abstand (halbzylinderförmige Lücke 47) zwischen dem Mittelbereich der Vertiefung 46 und der zylinderförmigen konvexen Fläche 45, wie in Fig. 7 - 12 dargestellt, vorhanden. Diese Lücke 47 dient dazu, damit Schmieröl, egal wie die Lage zwischen dem Trunnion 9b und dem Schwingblock 42 steht, von der Seite des Trunnions 9b zu dem Axial- Wälzlager 43 kontinuierlich geliefert werden kann.

Der Power-Roller 8b ist auf der Innenseite des Schwingblocks 42 von dem Axial- Wälzlager 43 drehbeweglich gelagert. Der Außenring 48 dieses Axial-Wälzlagers 43 auf der Innenseite des Schwingblocks 42 (Innenseite bezogen auf die Axialrichtung der Scheiben 1a, 1b, 6a) ermöglicht, wie in Rg; 13 - 14 dargestellt, eine Kippbewegung um die Schrägachse 49. Somit ist der Power-Roller 8b auf der Innenseite des Schwingblocks 42 kippbeweglich und drehbeweglich gelagert. Bei dem in den Figuren dargestelltem Beispiel ist das Axial-Wälzlager 43 ein Axial-Schrägkugellager, und ist, wie in Fig. 7 - 14 dargestellt, so angebracht, dass die Kugeln 52, 52, welche die rollenden Elemente sind, zwischen der Bahn des Innenringes 50, welche auf der Außenseite des Power-Rollers 8b (jeweilige axiale äußere Seitenfläche der oben genannten Scheiben 1a, 1b, 6a) und der Bahn des Außenringes 51 , welche auf der Innenseite des oben genannten Ringes 48 angebracht ist, sich nicht rechtwinkelig miteinander berühren. Wie in Fig. 7 - 12 dargestellt, ist eine Lagerachse 53 im Mittelbereich der Innenfläche des oben genannten Außenringes 48 angebracht, und um diese Lagerachse 53 ist der Power-Roller 8b mittels Radialnadellagers 54 drehbeweglich angebracht. Durch diese Struktur ist der Power- Roller 8b zu dem Außenring 48 sowohl axial, als auch radial mit hoher Festigkeit beweglich gelagert. ^' ,

Die oben genannte Schrägachse 49 ist, wie in Fig. 7 - 14 dargestellt, auf der Außenfläche des oben genannten Außenringes 48 zu der Achsenrichtung des Außenringes 48 und gleichzeitig schräg zu der Mittelachse B der jeweiligen oben genannten Schrägwellen 15, 15 angebracht. Nämlich die Schrägachse 49 ist in der Vertiefung 55, die auf der Außenfläche des oben genannten Außenringes 48 gebildet ist, formschlüssig befestigt. Am Mittelbereich der Außenfläche des Außenringes 48 ist, wie in Fig. 7 - 12 dargestellt, eine bogenförmige Halteeinrichtung 46, welche die oben genannte Vertiefung überquert, gebildet. Die oben genannte Schrägachse 49 ist in die Vertiefung 55 in einem halb hineingesteckten Zustand an der Außenfläche des oben genannten Außenringes 48 befestigt _/ indem ihr Mittelbereich zwischen der oben genannten Vertiefung 55 und der oben genannten Halteeinrichtung 56 formschlüssig gehalten wird. In diesem Zustand ist eine ölleitung 57 in der oben genannten Halteeinrichtung 56, in der oben genannten Schrägachse 49 sowie in den oben genannten Außenring 48 gesteckt, sodass die Schrägachse 49 nicht aus der Vertiefung 55 herausfällt. In diesem Zustand, dass die Schrägachse 49 am Außenring 48 verbunden ist, ist die Mittelachse C der Schrägwelle 49, wie in Fig. 16 dargestellt, zu den beiden Schrägwellen 15, 15 in einem bestimmten Winkel von α (beispielsweise zwischen 5 und 15°, bei diesem Beispiel 10°) schräg

angeordnet. Dabei liegen die Mittelachsen B der beiden Schrägwellen 15, 15 und die Mittelachse C der oben genannten Schrägachse 49 auf eine gedachte Fläche (die beiden Mittelachsen B, C kreuzen sich darauf).

Der Abstand zwischen der Innenfläche des Schwingblocks 42 und der Außenfläche des oben genannten Außenringes 48 nimmt, wie in Fig. 11 - 14 dargestellt (vgl. Mittelbereich der oben genannten Schrägachse: Fig. 11 - 12, Endbereiche in der Achsenrichtung der Schrägachse: Fig. 13 - 14), mit zunehmendem Abstand zu dieser Schrägachse 49 auch zu. Die Endbereiche in der Achsenrichtung der Schrägachse 49 und die eine halbzylinderförmige Schnittfläche aufweisenden Vertiefungen 58, 58, die auf der Innenseite des oben genannten Schwingblocks 42 gegenüber den beiden Endbereichen in der Achsenrichtuήg der Schrägachse 49 geformt sind, sind über die Radialnadellager 59, 59 verbunden. Durch diese Struktur ist der oben genannte Außenring 48 gegenüber dem oben genannten Schwingblock 42 um die oben genannte Schrägachse 49, die auf dem Mittelbereich des oben genannten Trunnions 9b angebracht ist, mit leichter Kraft kippbeweglich gelagert. Bei diesem Beispiel ist auch die Kippbewegung des oben genannten Außenringes 48 mittels einer, wie oben beschriebenen Struktur gegenüber der Schrägwelle 42 leichgängig gestaltet. Daher ist der Widerstand der Kippbewegung des oben genannten Schwingblocks 42 gegenüber dem Trägerbalken 44 viel größer als der Widerstand der Kippbewegung des oben genannten Außenringes 48 sowie des Power- Rollers 8b gegenüber dem Schwingblock 42. Auch wenn diese beiden Widerstände gleich groß wären, ist eine übersetzungsänderung, genauso wie bei diesem Beispiel, möglich. Der Gründe dafür sind, dass der Mittelpunkt der Schrägwellen 15, 15 des oben genannten Trunnions 9b und der Mittelpunkt der Schrägachse 49 übereinstimmen (sind koaxial angeordnet), und deshalb das Moment für die Kippbewegung zwischen dem oben genannten Außenring 48 bzw. dem Power-Roller 8b und dem Schwingblock 42 größer als der Moment für die Kippbewegung zwischen dem Trägerbalken 44 und dem Schwingblock 42 wird. .

Bei diesem Beispiel ist, wie bereits erwähnt, die oben genannte Schrägachse 49 an der Außenfläche des Außenringes 48 wegen der ölleitung 57 in Radialrichtung dieses Außenring 48 nicht kippbeweglich, jedoch; wenn eine große Kraft auf die Innenfläche des Trunnions 9b wirkt, zu der Achsenrichtung der oben genannten Schrägwellen 15, 15 kippbeweglich gelagert. Daher sind bei diesem Beispiel zwischen den Innenflächen der Knickstellen 60, 60, welche den Trägerbalken und das Paar der Schrägwellen 15, 15.

verbinden, und den beiden achsenseitigen Endflächen der oben genannten Schrägachse 49 die Stahlkugeln 61 , 61 sowie die Tellerfedern 62, 62, von den beiden Innenflächen her gesehen, in dieser Reihenfolge linear angeordnet. Die Federkraft der Tellerfedern 62, 62 wirkt während des Betriebs eines Tproid-Stufenlosgetriebes von den Seitenflächen 3, 7 der jeweiligen Scheiben 1 a, 1 b, 6a über dem Power-Roller 8b auf das Trunnion 9b, und dabei sind diese Federn' so stark genug ausgeführt, dass sie, auch wenn auf sie die so genannte Kraft ,,2Ft" wirkt, nicht vollständig gespannt werden. Somit kippt die oben genannte Schrägachse 49 entsprechend der Kraft, die sich auf den oben genannten Außenring 48 auswirkt, nämlich entsprechend der proportionalen Axialbelastung zu der Antriebsleistung, die von dem Power-Roller 8b übertragen wird, in die Achsenrichtung. Die Kontaktfläche zwischen den oben genannten Stahlkugeln 61, 61 und den oben genannten Knickstellen 60, 60 soll hierbei vorzugsweise auf der Verläπgerungslinie der Mittelachse der oben genannten Schrägachse 49 liegen.

Die, wie oben beschrieben ausgeführten mehrfach vorhandenen (bei diesem Beispiel sind 6) Power-Roller-Uhits 41 , 41 werden auf einem, wie in Fig. 15 dargestellten Trägergestell 38 so gelagert, dass nur die Kippbewegung um die Schrägwelle 15, 15, die auf ihren beiden Enden angebracht sind, als Mittelpunkt möglich ist. Daher werden bei der Montage eines Toroid-Stufenlosgetriebes, welches einem in Fig. 1 - 2 dargestellten Toroid- Stufenlosgetriebe entspricht, die beiden Schrägwellen 15, 15 in den Lagerringen 63, 63 des Trägergestells 38 mittels Radial-Wälzlager 64, 64 nur drehbeweglich (kippbeweglich) gelagert. Wird bei einem Getriebe gemäß dieses Beispiels ein Axial-Schrägkugellager als die oben genannten Radial-Wälzlager 64, 64 verwendet, können nicht nur die Belastungskapazität sicher gestellt werden, sondern auch eine Kantenbelastung der Kontaktteile in den oben genannten Axial-Schrägkugellagern 64, 64 bei der elastischen Verformung des oben genannten Trunnions 9b verhindert werden.

Dje Power-Roller-Units 41 , 41 sind in dem Trägergestell 38 nur kippbeweglich gelagert und in diesem Zustand, während die Trunnionen 9b, 9b mittels Synchronisationseinrichtung 65 mechanisch bezüglich der Winkel synchronisiert werden, mittels Verstellantriebseinrichtung 66 um den gewünschten Winkel gekippt. .

Bei diesem Beispiel sind, genauso wie bei dem in Fig. 18 dargestellten zweiten Beispiel für die herkömmliche Struktur, Zahnbögen 16, 16 an den zugehörigen oben genannten Schrägwellen 15, 15, die an den beiden Enden der oben genannten

Trunnionen 9b, 9b, wie in Fig. 1 - 10 dargestellt, angebracht sind, um die oben genannte Synchronisationseinrichtung 65 zu realisieren, befestigt. Und dabei sollen, wie in Fig. 1 dargestellt, zwei dieser Zahnbogensegmente 16, 16, welche jeweils an den auf dem entsprechenden Ende der bezüglich der Drehrichtung der Scheiben 1a, 1b, 6a benachbarten Trunnionen 9b, 9b angebrachten Schrägwellen 15, 15 befestigt sind, miteinander verzahnt sein. Diese Struktur stellt die oben genannte Synchronisationseinrichtung 65 dar, welche die drei Trunnionen 9b, 9b, die im gleichen Zwischenraum angebracht sind, mit demselben Winkel kippt.

Die Verstellantriebseinrichtung 66 kippt andererseits zwei Trunnionen 9b, 9b, welche „die Trunnionen" je eins von den je drei im gleichen Zwischenraum befindlichen Trunnionen 9b, 9b sind, welche bezüglich der Drehrichtung der Scheiben 1a, 1 b, 6a eine gleiche Phase aufweisen, in Gegenrichtung (bezüglich der übersetzungsänderung in die gleiche Richtung) um den gleichen Winkel synchron. Bei diesem Beispiel ist, wie in Fig. 1 dargestellt, je eine Verstellgewindestange 67 an der Seite der Scheiben 1a, 1b, 6a (einwenig außerhalb der Ränder der Scheiben 1a, 1 b, 6a in Radialrichtung) parallel zu der Mittelachse der Scheiben 1a, 1 b, 6a nur drehbeweglich angebracht. Diese Verstellgewindestange 67 weist auf einer Hälfte bezogen auf die Achsenrichtung ein Rechtsgewinde, und die andere Hälfte ein Linksgewinde auf, wobei beide Gewinde die gleiche Gewindeteilung aufweisen, und kann mittels einer beidseitig drehbaren Antriebseinrichtung, wie z.B. eines Elektromotors, über die Verzahnung zwischen einem Antriebszahnrad dieser Antriebsvorrichtung und dem angetriebenen Zahnrad 68, welches an einem Ende angebracht ist, in die gewünschte Richtung und um den gewünschten Winkel (dieser Winkel kann auch größer als 360° sein) gedreht werden.

Auf dem Rechtsgewinde, das auf einer Hälfte der Verstellgewindestange 67 gebildet ist, ist eine erste Verstellmutter 69, und auf dem Linksgewinde, das auf der anderen Hälfte in Achsenrichtung gebildet ist, ist eine zweite Verstellmutter 70 angeschraubt. Auf der Seite der beiden Verstellmuttern 69, 70 zu den Zahnbogensegmenten 16, 16, die an den Enden der „an den Enden der beiden Trunnionen 9b, 9b" befindlichen Schrägwelle 15, 15 befestigt sind, sind die Trägerteile 71 , 71 gebildet, und an den Rändern dieser Trägerteile 71 , 71 sind die Anschlagsaussparungen 72, 72 gebildet. Am Basisteil der beiden Zahnbogensegmente 16, 16 sind, wie in Fig. 3, 4, 7, 8 dargestellt, Schwingarme 73, 73 die zu den Trägerteilen 71 , 71 hin hinausragen, gebildet, wobei an der Spitze der jeweiligen Schwingarme 73, 73 der Mittelbereich des Anschlagsstiftes 74 gesteckt und

befestigt ist. Die beiden Seiten der beiden Anschlagsstifte 74 sind, wie in Fig. 1 dargestellt, jeweils in die zugehörigen Anschlagsaussparungen 72, 72 eingerückt. Die oben genannten Trägerteile 71 , 71 , die oben genannten Anschlagsaussparungen 72, 72, die beiden oben genannten Schwingarme 73 sowie die beiden oben genannten Anschlagsstifte 74, 74 sind die Komponente des in Anspruch 10 erläuterten übertragungsmechanismus, und dieser überträgt die Bewegung der oben genannten ersten und der zweiten Verstellmuttern 69, 70, die auf der oben genannten Verstellgewindestange 67 angeschraubt sind, zu den zugehörigen Trunnionen 9b, 9b.

Bei der übersetzungsänderung eines, wie oben aufgebautem erfindungsgemäßen Toroid- Stufenlosgetriebes werden zwei Trunnionen 9b, 9b, die sich in den verschiedenen Zwischenräumen befinden, mittels der oben genannten Verstellantriebseinrichtung in Gegenrichtung (bezogen auf die übersetzungsänderung in die gleiche Richtung), um den gleichen Winkel synchron gekippt. Bei diesem Beispiel bewegen sich die oben genannte erste Verstellmutter und die zweite Verstellmutter 69, 70, wenn die oben genannte Verstellgewindestange 67 mittels der oben genannten Drehantriebseinrichtung in eine gewünschte Richtung und um einen gewünschten Winkel gedreht wird, in andere Richtungen (zueinander oder voneinander weg), und dabei werden die beiden oben genannten Trunnionen 9b, 9b um die Schrägwelle 15, 15, die an den Enden angebracht sind, gekippt. Gleichzeitig werden die weiteren vier Trunnionen 9b, 9b (je zwei Trunnionen in beiden Zwischenräumen) mittels der oben genannten Synchronisationseinrichtung 65 in Gegenrichtung (bezogen auf die übersetzungsänderung in die gleiche Richtung), um den gleichen Winkel synchron gekippt. So werden die Kippwinkel aller sechs Trunnionen 9b, 9b für die gewünschte übersetzung eingestellt.

In anderen Worten heißt dies, dass die Kippwinkel aller sechs Trunnionen 9b, 9b am Anfang der übersetzungsänderung für die gewünschte übersetzung eingestellt werden. Gleichzeitig wird der Kippwinkel jedes Schwingblocks 42 mit den Trunnionen 9b, 9b synchron auf einen gewünschten Winkel eingestellt. D.h. während des Betriebs eines Toroid-Stufenlosgetriebes berühren sich die zylinderförmige konvexe Fläche des Trägerbalkens der jeweiligen Trunnionen 9b, 9b und die beiden achsenseitigen Enden der Vertiefung 46 des Schwingblocks 42 wegen der Axialbelastung des Traktionsbereichs zwischen den Seitenflächen 3, 7 der Scheiben 1a, 1 b, 6a und der Randfläche der Power- Roller 8b, 8b mit großer Kraft (mit hohem Druck). Bei dieser übersetzungsänderung folgt

jeder Schwingblock 42 dem zugehörigen Trunnion 9b, 9b, und kippt um den gleichen Winkel, wie die Trunnionen 9b, 9b.

Der oben genannte Außenring 48, welcher über das Radialnadellager 59, 59 sowie die oben genannte Schrägachse 49 auf dem Schwingblock 42 gelagert ist, kippt leichtgängig zu diesem Schwingblock 42. Dabei ändert sich jedoch der Kippwinkel der Power-Roller 8b, 8b, die sowohl auf dem Axial-Wälzlager 43 inkl. des oben genannten Außenringes 48, als auch auf dem Radialnadellager 54 gelagert sind, wegen des Widerstandes an dem oben genannten Traktionsbereichs nicht sofort. Daher kippen das Axial-Wälzlager 43 inkl. des oben genannten Außenringes 48 und die oben genannten Power-Roller 8b, 8b um die oben genannte Schrägachse 49 als Mittelpunkt zu dem oben genannten Schwingblock 42. Durch diese Kippbewegung ändern die jeweiligen Power-Roller 8b, 8b zu den oben genannten Schrägwellen 15, 15 ihre Lage. Durch diese Lageänderung tritt ein seitlicher Schlupf an dem oben genannten Traktionsbereich auf, und es kippen alle oben genannten Power-Roller 8b, 8b und der Axial-Wälzlager 43 inkl. des oben genannten Außenringes 48 auf einen Winkel für die gewünschte übersetzung.

Die Bewegungen der einzelnen Teile wird anhand der Fig. 16 noch näher erläutert. Bei einer übersetzungsänderung werden das Trunnion 9b und der Schwingblock 42 um die Schrägwelle 15, 15, die an den beiden Enden angebracht sind, als Mittelpunkt, zu der in Fig. 16 mit dem Pfeil α dargestellten Richtung, um den gewünschten Winkel (um einen Winkel, welcher der gewünschten übersetzungsänderung entspricht) gekippt. Wie oben bereits erwähnt, kippen der oben genannte Außenring 48 und die Power-Roller 8b nicht unmittelbar nach der Kippbewegung des Trunnions 9b und des Schwingblockes 42, und halten tendenziell ihre jeweilige Lage. Daher kippt der Power-Roller 8b relativ zu dem oben genannten Schwingblock 42 um die Schrägachse 49 als Mittelpunkt zu der in Fig. 16 mit dem Pfeil ß dargestellten Richtung. In Realität kippt der Power-Roller 8b nicht selbst, sondern der Schwingblock 42 zu dem Power-Roller 8b, wobei dies für die Erklärung des Power-Rollers 8b keine Rolle spielt.

Durch das Kippen in die Richtung des Pfeils des oben genannten Power-Rollers 8b ändert die Lage des Mittelpunktes des Power-Rollers 8b bezogen auf die Drehrichtung der Scheiben 1a (1 b), 6a. Nämlich durch dieses Kippen in die Richtung des Pfeils ändert sich die Lage des Mittelpunktes des Power-Rollers 8b zu der in Fig. 16 mit dem Pfeil dargestellten Richtung. Die mit dem Pfeil dargestellte Richtung steht senkrecht zu der

Mittelachse der oben genannten Schrägachse 49, jedoch zu der Mittelachse der Scheiben 1a (1 b), 6a schräg. Daher ändert der Mittelpunkt des oben genannten Power-Rollers 8b wegen dieser Lageveränderung zu der in Fig. 16 mit dem Pfeil dargestellten Richtung in Drehrichtung der Scheiben 1a (1 b), 6a seine Lage z.B. um die Differenz (in Fig. 16).

Dadurch verändert sich, wie bei dem bereits erwähnten in Fig. 17 dargestellten Beispiel einer herkömmlichen Struktur, die Richtung der Kraft, die sich auf die Kontaktlinie des Kontaktbereichs (Traktionsbereichs) zwischen den Randflächen des jeweiligen Power- Rollers 8b und die Innenflächen 3, 7 der oben genannten Scheiben 1a, 1 b, 6a auswirkt (seitlicher Schlupf), und so kippen die oben genannten Power-Roller 8b um die oben genannte Schrägachse 49 als Mittelachse. Die Richtung der Kippbewegung wegen des seitlichen Schlupfs ist die Richtung, welche die Lageveränderung am Beginn der übersetzungsänderung in die Richtungen der Pfeile und kompensieren in die Gegenrichtung zu den Richtungen jedoch um den gleichen Betrag). Die Kippbewegung des oben genannten Power-Rollers 8b am Anfang der übersetzungsänderung um die oben genannte Schrägachse 49 in die Gegenrichtung der Richtungen der Pfeile und wird solange fortgesetzt, bis der Winkel der gewünschten übersetzung entspricht. In anderen Worten heißt es, dass die Kippbewegung der Power-Roller 8b und das Axial-Wälzlager 43 inkl. des oben genannten Außenringes 48 dann stoppt, wenn der oben genannte Power- Roller 8b den Winkel für die gewünschte übersetzung erreicht hat. Sind der Power-Roller 8b und das Axial-Wälzlager 43 gestoppt, wird, wie in Fig. 11 - 14 dargestellt, der neutrale Zustand des Verhältnisses zwischen dem Power-Roller 8b und einem dazugehörigen Trunnion 9b, wie zuvor die übersetzungsänderung begonnen wurde, wieder hergestellt. In diesem Zustand jedoch hat das oben genannte Trunnion 9b (sowie der Power-Roller 8b, der auf diesem Trunnion 9b gelagert ist) eine andere Lage zu dem oben genannten Trägergestell 38 (bzw. zu den Scheiben 1a, 1 b 6a) als vor der übersetzungsänderung (der Winkel ist für die gewünschte übersetzung eingestellt).

Zusammengefasst heißt es, wenn bei diesem Beispiel eines erfindungsgemäßem Toroid- Stufenlosgetriebes die übersetzung verändert wird, wird zunächst der Winkel der oben genannten sechs Trunnionen 9b, 9b auf einen Winkel, welcher der gewünschten übersetzung entspricht, eingestellt, in dem die drei Trunnionen pro Zwischenraum mittels der Verstellantriebseinrichtung 66 sowie der Synchronisationseinrichtung 65 eingestellt gekippt werden. In diesem Zustand ändern die Power-Roller 8b, 8b, welche von den Trunnionen 9b, 9b gestützt sind, die Lage zu der Drehrichtung der Scheiben 1a, 1 b, 6a,

indem sie relativ zu den Trunnionen 9b, 9b kippen, und dabei treten an den Traktionsbereichen ein seitlicher Schlupf auf. Anschließend folgen die oben genannten Power-Roller 8b, 8b den Trunnionen 9b, 9b, sodass die Winkel der Power-Roller 8b, 8b auch einen Winkel, welcher der gewünschten übersetzung entspricht, erreichen.

Bei einem erfindungsgemäßen Toroid-Stufenlosgetriebe wird, wie oben beschrieben, die ^v übersetzungsänderung durch Kippen der Trunnionen 9b, 9b auf einen Winkel, welcher der gewünschten übersetzung entspricht, begonnen, jedoch ist diese Kippbewegung der Trunnionen 9b, 9b nur der Anlass der übersetzungsänderung. Im Gegensatz zu dem bereits erwähnten in Fig. 18 dargestelltem zweiten Beispiel einer herkömmlichen Struktur, werden die Power-Roller 8b, 8b unter Berücksichtigung der Größe und der Richtung der Kraft auf dem Traktionsbereich gekippt. Daher benötigt die Verstellantriebseinrichtung 66, die für das Kippen eines Trunnions pro Zwischenraum, also insgesamt für zwei Trunnionen 9b, 9b, zuständig ist, nur eine geringe Leistung; und somit kann ein Toroid- Stufenlosgetriebe inkl. dieser Verstellantriebseinrichtung 66 kleiner und leichter gestaltet werden. Da außerdem die Energie zum Kippen der oben genannten insgesamt sechs Trunnionen 9b, 9b über zwei Trunnionen für die Verstellantriebseinrichtung 66, und somit für den eigentlichen Antrieb (Drehantriebseinrichtung), gering sein kann, kann die übertragungseffizienz des Toroid-Stufenlosgetriebes als Gesamtsystem verbessert werden. Insbesondere wenn ein Elektromotor für die oben genannte Drehantriebseinrichtung verwendet wird, kann der Leistungsverlust bei der übersetzungsänderung sehr gering gehalten werden. ^{■ ' ' '}

Mit einem Toroid-Stufenlosgetriebe gemäß dieses Beispiels kann ein einfacher und günstiger Mechanismus zur Verschiebung der Power-Roller 8b zu den Achsenrichtungen der Scheiben 1a, 1b, 6a, um bei Bedarf die Berührungszustände zwischen den Scheiben . 1a, 1b, 6a und den Power-Rollern 8b, 8b, unabhängig von der Größe der elastischen Verformung der betroffenen Teile, optimal zu halten, bereitgestellt werden.

Während des Betriebs eines Toroid-Stufenlosgetriebes verformen sich die oben genannten Scheiben 1a, 1b, 6a sowie die oben genannten Power-Roller 8b, 8b elastisch. Die Menge dieser elastischen Verformung ist abhängig von der Leistung, die das. oben genannte Toroid-Stufenlosgetriebe gerade überträgt. Daher, um den Flächendruck an den Traktionsbereichen optimal halten zu können, müssen die oben genannten Power-Roller

δb, δb zu der Achsenrichtung der oben genannten Scheiben 1a, 1b, 6a verschoben werden.

Aus diesen Gründen kippt bei diesem Beispiel der oben genannte Schwingblock 42, wenn die oben genannten Power-Roller δb, δb zu der Achsenrichtung der jeweiligen Scheiben 1a, 1b, 6a verschoben werden müssen, entlang der Kontaktfläche zwischen der oben genannten teilzylinderförmigen Vertiefung 46 auf seiner Außenfläche und der zylinderförmigen konvexen Fläche 45 des oben genannten Trägerbalkens 44 um die • Mittelachse A (vgl. Fig. 7) dieser zylinderförmigen konvexen Fläche 45 als Mittelpunkt. Die bei der. oben genannte Verformung auftretende Kraft, welche die oben genannten Power- Roller δb, δb zu der Achsenrichtung der jeweiligen Scheiben 1a, 1b, 6a verschiebt, ist groß. Daher kann, trotz eines relativ großen Widerstandes zwischen der oben genannten Vertiefung 46 und der oben genannten zylinderförmigen konvexen Fläche 45, der wegen der Axialbelastung von den Power-Rollern δb, δb auftritt, der oben genannte Schwingblock 42 sicher gekippt werden.

Durch dieses Kippen verschiebt sich ein Bereich der Randfläche der Power-Roller δb, δb, die mit der jeweiligen achsenseitigen Flächen der Scheiben 1a, 1b, 6a drehbeweglich Kontakt hat, zu der Achsenrichtuπg der jeweiligen Scheiben 1a, 1b, 6a, und halten diesen Kontakt in einer optimalen Lage. Wie bereits erwähnt, befindet sich die Mittelachse A der zylinderförmigen konvexen Fläche 45 bezogen auf die Radialrichtung der Scheibe 1a, 1b, 6a außerhalb der Mittelachse B der Schrägwelle 15, 15, die als Mittelpunkt des Kippens der jeweiligen Trunnionen 9b bei der übersetzungsänderung dienen. Da der Kippradius des Kippens um die Mittelachse der zylinderförmigen konvexen Fläche größer als der Kippradius bei einer übersetzungsänderung ist, hat dieses Kippen kein bzw. kaum (vernachlässigbar bzw. kann einfach kompensiert werden) Einfluss auf das übersetzungsverhältnis zwischen den antriebsseitigen Scheiben 1a, 1b und der abtriebsseitigen Scheibe 6a.

Die oben genannte für die Optimierung der Kontaktlage notwendige Vertiefung 46 und die zylinderförmige konvexe Fläche 45 können einfach hergestellt werden, und es wird kein spezieller zusätzlicher Bauteil dafür benötigt. Daher kann dies einfach und kostengünstig hergestellt werden.

Ferner, da bei diesem Beispiel zwischen den Innenflächen der Knickstellen 60, 60 und den beiden achsenseitigen Endflächen der oben genannten Schrägachse 49 die Stahlkugeln 61 , 61 sowie die Tellerfeder 62, 62 angeordnet sind, kann eine gewisse Verschiebung der oben genannten Power-Roller 8b, 8b zu der Drehrichtung der jeweiligen Scheiben 1a, 1b, 6a kompensiert werden. D.h., die Federkraft der Tellerfedern 62, 62 wirkt während des Betriebs eines Toroid-Stufenlosgetriebes von der Seitenfläche 3, 7 der jeweiligen Scheiben 1a, 1 b, 6a über dem Power-Roller 8b, 8b sowie über dem Außenring 48 des oben genannten Axial-Wälzlagers 43 auf das Trunnion 9b, jedoch sind hierbei diese Federn so stark genug ausgeführt, dass sie, auch wenn auf sie diese so genannte Kraft „2Ft" wirkt, nicht vollständig gespannt werden. Durch das Federn gegen diese Kraft 2Ft können die elastischen Verformungen der oben genannten Scheiben 1a, 1 b, 6a sowie der oben genannten Power-Roller 8b, 8b toleriert werden. Wenn die Einbauposition eines der Power-Roller 8b, 8b sich von den anderen unterscheidet, kann auf den jeweiligen Außenring 48 des Axial-Wälzlagers 43, das diesen Power-Roller 8b trägt, eine größere Kraft als auf dem jeweiligen übrigen Außenring 48 des Axial-Wälzlagers 43, das jeweils den anderen Power-Roller 8b trägt, auswirken, und daher wird in solchen Fällen der Außenring 48 des betreffenden Power-Rollers 8b zu dem dazugehörigen Trunnion 9b in Drehrichtung der jeweiligen Scheiben 1a, 1 b, 6a gekippt, um zu verhindern, dass der betreffende Power-Roller 8b zu viel Antriebsleistung überträgt, und so sich die Lebensdauer dieses betreffenden Power-Rollers 8b verkürzt.

Bezugszeichenliste

, 1a, 1b antriebsseitige Scheibe antriebsseitige Welle antriebsseitige Fläche abtriebsseitiges Zahnrad abtriebsseitiges Rohr , 6a abtriebsseitige Scheibe abtriebsseitige Seitenfläche , 8a, 8b Power-Roller , 9a, 9b Trunnion 0, 10a Lagerachse 1 Antriebswelle 2, 12a Anpresseinrichtung 3 Schwinggestell 4 Lagerplatte 5 Schrägwelle 6, 16a Zahnbogen 7 Nockeneinrichtung 8 Aktuator 9 Nockenstößel 0 Gehäuse 1 Nockenteile 2 Nockenrille 3 Kolben 4 Stift 5 Verbindungsteil 6 Basisteil 7 Lagerteil kreisförmige Vertiefung 9 Kurbelteil kreisförmige öffnung 1 längliche öffnung

Führungsstange

Verschraub-Endhülse

Ball-Spline

Antriebszahnrad

Mittelöffnung

Abtriebszahnrad

Trägergestell

Axial-Wälzlager

Radialnadellager

Power-Roller-Einheit

Schwingblock

Axial-Wälzlager

Trägerbalken zylinderförmige konvexe Fläche

Vertiefung

Lücke

Außenring

Schrägachse

Bahn des Innenringes

Bahn des Außenringes

Kugel

Lagerachse

Radialnadellager

Vertiefung

Halteeinrichtung

ölleitung

Vertiefung

Radialnadellager

Knickstelle

Stahlkugel

Tellerfeder

Lagerring

Radial-Wälzlager

Synchronisationseinrichtung

Verstellantriebseinrichtung

Verstellgewindestange

angetriebenes Zahnrad erste Verstellmutter zweite Verstellmutter

Trägerteil

Anschlagsaussparung

Schwingarm

Anschlagsstift Mittelachse